Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 10
1.1. Низин: характеристика, биосинтез, ферментация 10
1.1.1. История обнаружения низина 10
1.1.2. Характеристика и свойства низина 12
1.1.3. Единицы измерения и методы измерения низина 15
1.1.4. Биосинтез низина культурой-продуцентом 16
1.1.5. Метаболизм культуры-продуцента низина 18
1.1.6. Питательные среды для культуры-продуцента 19
1.1.7. Ферментация продуцента низина 25
1.2. Математическое моделирование как системный метод исследования биотехнологических систем 34
1.2.1. Моделирование микробиологического синтеза 34
1.2.2. Кинетические характеристики процесса биосинтеза 43
1.2.3. Кинетические модели удельной скорости роста биомассы 45
1.2.4. Модели диссимиляции (отмирания) биомассы 59
1.2.5. Кинетические модели биосинтеза продуктов метаболизма 62
1.2.6. Разработанные кинетические модели биосинтеза бактериоцинов 72
Выводы и постановка задачи 75
Глава 2. Объекты и методы исследования 77
2.1. Краткая характеристика штамма Lactococcus lactis В-7430 77
2.2. Изучение динамики роста и биосинтеза 77
2.3. Методы анализа 78
Глава 3. Результаты и их обсуждение 80
3.1. Построение математической модели МБС низина
3.2. Определение параметров модели 89
3.3. Обработка экспериментальных данных 99
3.4. Выбор адекватной ММ МБС низина 108
3.5. Оптимизация процесса биосинтеза с использованием разработанной ММ МБС низина 139
Глава 4. Практическая проверка и внедрение 162
Основные результаты и выводы 164
Библиографический список
- Характеристика и свойства низина
- Кинетические модели биосинтеза продуктов метаболизма
- Изучение динамики роста и биосинтеза
- Обработка экспериментальных данных
Характеристика и свойства низина
В 1963 году Треймер и Фаулер предложили единицу измерения низина как активность, проявляемую 1 мкг коммерческого низина, выпускаемого фирмой "Aplin & Barret Ltd" [23]. Активность 1 мкг чистого низина составляет около 40 ME. Предложенная единица измерения, была утверждена в качестве международной единицы Всемирной организацией здравоохранения в 1969 году.
Разработано несколько методов для определения активности низина в культуральной жидкости, в продуктах питания и растворах низина.
В 1934 году Кокс разработал метод для определения ингибирующих стрептококков в молоке [24]. Метод базируется на определении скорости восстановления метиленовой синьки в молоке: время необходимое для обесцвечивания в присутствии низин-продуцирующих стрептококков увеличивается. В качестве контроля можно использовать термофильную тест-культуру Lactobacillus lactis [25].
Широко применяется метод титрования на лотках с агаровой средой с использованием тест-культур Micrococcus luteus [26] и Bacillus coagulans [27]. Метод основан на линейной зависимости зон ингибирования от концентрации низина. Так как низин часто присутствует в полимерной форме, то для улучшения его диффузии в агаровую среду предложено вводить Твин-80 [28] или Твин-20 [23]. Этим способом можно определять концентрацию низина в диапазоне 0.5 - 10 МЕ/мл [29]. Этот метод использовался в этой работе.
В 1952 г. было разработано турбидиметрическое определение [30], которое было модифицировано Херстом [31]. Метод заключается в выращивании тест-культуры Streptococcus cremoris в бульоне при различных концентрациях низина, рост культуры останавливается добавлением органических соединений мышьяка, далее определяют оптическую плотность при длине волны 600 нм и концентрацию низина по калибровочной кривой. Диапазон метода 4-40 МЕ/мл. Дополнительное преимущество метода в том, что не требуется асептичность при его проведении.
Матсузаки предложил метод определения низина Z с применением хроматографии высокого давления с обращенной фазой (HPLC) с Sodex Asahipak ODR 50-6Е колонкой [32].
Недавно Валстром и Сарис разработали метод биоанализа низина, основанный на биолюминесценции [33]. Сконструирован штамм L. lactis, чувствительный к бактериоцину низину и способный преобразовывать сигнал в биолюминесценцию. Разработанный метод позволяет определять за 3 часа такие небольшие количества низина как 0.0125 нг/мл.
Для моделирования и оптимизации биосинтеза низина необходимо понимать физиологическую роль низина для культуры-продуцента. Херст в своей работе предлагает три гипотезы [34]. Первая - низин является вторичным метаболитом. Образование низина происходит после того, как синтезировано больше половины всей биомассы, и клетки реагируют на истощение необходимого для роста питательного компонента. Вудраф сделал предположение [34], что вместо «выключения» клетки начинают синтезировать низин, как средство поддержания функционального гомеостазиса до тех пор, пока не будут восстановлены лимитирующие источники питания. Вторая гипотеза утверждает, что низин - это фактор доминирования, который обеспечивает преимущество организма-продуцента в плане биологического отбора. St. lactis и St. cremoris - два вида культур, которые ведут борьбу за доминирование, путем продуцирования вещества, действие которого направлено против другого вида и наоборот. St. lactis производит низин, подавляющий St. cremoris, а тот в свою очередь продуцирует диплококцин, который воздействует на St. lactis. Третья гипотеза заключается в том, что низин оказывает регуляторное действие на рост организма-продуцента. При добавлении низина в питательную среду до начала его синтеза, происходит ингибирование роста и лизис культуры. При добавлении низина в среду до инокуляции - рост культуры замедляется, но через некоторое время скорость роста сравнивается с контрольной величиной. Этот факт позволяет предположить, что рост культуры-продуцента начинается после инактивации низина.
Хёрст обнаружил, что синтез низина схож с рибосомным механизмом белкового синтеза [35]. Ингрем [36] установил, что лантионин и /?-метиллантионин включается в молекулу низина в рибосомной системе, при этом предшественником лантионина и /?-метиллантионина является серии, треонин и цистеин. Предполагается, что биосинтез предшественника низина -пронизина происходит в рибосомах, а после молекула пронизина трансформируется в низин. Ферменты, участвующие в биосинтезе низина, расположены на внешней поверхности клеток-продуцентов и превращение пронизина в низин также происходит на внешней поверхности клеток [34]. Байт и Хёрст [37] обнаружили, что большая часть низина связана с клеточными стенками и мембранами не зависимо от способа культивирования. Хёрст и Лазарус [38] показали, что низин связан с другими полимерами клеточной стенки в форме кальций-низинового комплекса. Была обнаружена зависимость между содержанием кальция в клетках и синтезом низина. Концентрация кальция быстро уменьшалась по мере увеличения количества низина, это было продемонстрировано путем экстракции низина из клеток кислотами, осаждающими кальций, при этом активность низина необратимо падала до 20% от первоначального значения.
Метаболизм культуры-продуцента низина Молочнокислые бактерии относятся к группе факультативных анаэробов, то есть они способны расти как в присутствии кислорода, так и в его отсутствии. Синтез АТФ идет по пути Эмбдена-Мейергофа, конечной стадией которого является восстановление пировиноградной кислоты в молочную кислоту. Этот процесс малоэнергетичен - образуется два моля АТФ на один моль сброженной глюкозы.
Естественной средой обитания для молочнокислых бактерий является молоко. Данные бактерии располагают сложным комплексом вне- и внутриклеточных протеолитических ферментов. Протеиназа, локализованная в клеточной стенке, расщепляет молекулы казеина на пептиды, которые проходят через клеточную стенку и являются субстратом для внутриклеточной протеиназо-пептидазной системы, которая расщепляет пептиды до аминокислот [39]. Исследование протеиназо-пептидазной системы показало, что внутриклеточные протеиназы находятся в цитоплазме, некоторые пептидазы связаны с рибосомами [40]. При изучении общих свойств протеиназной системы St. lactis было обнаружено, что при оптимальных условиях в виде кислоторастворимого азота высвобождалось около 12% от всего казеина, при этом 66% растворимого азота было представлено следующими аминокислотами: серии, глицин, валин, лейцин, изолеицин и пролин [41]. Качественный и количественный состав протеиназной системы сильно различается от штаммовой принадлежности бактерий и от условий их культивирования [39].
Протеолитическая активность молочнокислых стрептококков носит ярко выраженный штаммовый характер с широким диапазоном. При изучении специфичности протеолитических свойств следующих молочнокислых культур: L. lactis subsp. lactis bior diacetilactis, L. lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris, L. casei, L. helveticus, выращиваемых на молочной сыворотке, было обнаружено, что протеолиз, обусловленный молочнокислыми лактококками, характеризуется преобладанием более высокомолекулярных пептидных фракций в сравнении с протеолизом, обусловленным молочнокислыми палочками. Молекулярная масса фракций колеблется в пределах от 35 до 3 кД, то есть от растворимых белков до высокомолекулярных пептидов [40]. Зависимости между кислотообразованием и протеолитической активностью обнаружено не было [39].
Кинетические модели биосинтеза продуктов метаболизма
Применение математического моделирования для описания БТС связано с преодолением значительных трудностей, особенно при структурном подходе. Главные из них сосредоточены в специфике БТС. Большинство объектов биотехнологии можно охарактеризовать кибернетическим термином «сложная система». Понятно, что для описания этих объектов удобно воспользоваться методами системного анализа. В работе В.В. Кафарова, А.Ю. Винарова, Л.С. Гордеева [85] дается анализ биотехнологического производства с позиций системного подхода как сложной иерархической системы с рядом взаимосвязанных подсистем и элементов. В этой работе рассмотрена не только модель биосинтеза, но и моделирование массо- и теплообмена, систем выделения и других элементов БТС.
Основной стадией биотехнологического производства является процесс МБС. Существенной частью математического описания МБС являются кинетические уравнения, определяющие зависимости скоростей биохимических реакций от концентрации ключевых веществ (лимитирующих субстратов, активаторов, ингибиторов и т.д.). Разработке общей методологии синтеза математических моделей МБС, основанной на физиолого-биохимическом подходе, посвящена докторская диссертация Л.А. Музыченко [84]. Физиолого-биохимический подход рассматривает любой микробиологический процесс с точки зрения биохимии, в котором реагенты (субстраты) превращаются в целевые продукты (биомасса или продукты метаболизма) путем многостадийных биохимических реакций. Данный способ моделирования включает в себя следующие этапы [86]: 1. разделение биомассы на компоненты; 2. идентификацию механизмов биохимических превращений, всех веществ и ферментов, принимающих участие в биосинтезе; 3. составление материальных балансов для каждого из участников МБС; 4. определение кинетики элементарных актов биохимических превращений и их кинетических констант. Модели, получаемые таким способом, называются структурными, т.к. содержат переменные, характеризующие структуру биомассы, например: концентрации протеина, РНК, ДНК и т.п.
Первыми работами в этом направлении были работы Хиншельвуда и Дина [87,88,89]. Успешное прикладное использование данного подхода моделирования МБС показано в работах советских ученых Л.А. Музыченко [90] и Г.А Угодчикова [91] и зарубежных исследователей Ванроллегхема [92] и Фредриксона [93]. Однако, полная идентификация механизмов биохимических превращений невозможна из-за несовершенства и большой трудоемкости существующих методов контроля концентраций как субстратов, так и внутриклеточных метаболитов. Кроме того, данный способ применим только для моделирования кинетики хорошо изученных микробиологических процессов с небольшим числом биохимических реакций. Упрощением физиолого-биохимического подхода является замена истинной схемы биохимических превращений на упрощающую схему макрореакций, которые описывают основные черты системы МБС. Для замены удобно использовать макрореакции, которые могут быть идентифицированы на феноменологическом уровне путем наблюдения за динамикой изменения факторов внешней среды. К числу таких макрореакций можно отнести следующие:
Такая замена, основывается на концепции «узкого места» -допущении, что динамика системы биохимических превращений определяется одним ключевым компонентом и одной реакцией. В большинстве случаев «узкое место» локализовано в транспортной системе. Выбор кинетического уравнения для описания некоторой макрореакции, определяется его пригодностью для описания вида зависимости кинетической характеристики от исследуемого фактора внешней среды. На первом этапе пригодность уравнения, можно оценивать по экспериментальным данным, выраженным в графической форме. Отметим, что надо избегать использования абстрактных аппроксимирующих уравнений и подбирать уравнения, основанные на ферментативной кинетике, например уравнение Моно-Иерусалимского [94]. Модели, получаемые при этом подходе, являются феноменологическими.
И.А. Баснакьян, В.В. Бирюков и Ю.М. Крылов [95] провели подробный анализ кинетических уравнений для моделей такого типа. Авторы сгруппировали изученные уравнения на 9 групп в зависимости от внешних факторов и типа макрореакции. Было рассмотрено и проанализировано 88 различных типов уравнений и предложено для описания процессов 39 вариантов многофакторных уравнений.
Для создания моделей феноменологического типа, на основе системного подхода, В.В. Бирюковым и В.М. Кантере [96] был предложен блочный принцип математического моделирования процессов МБС, основанный на системном подходе. Математическая модель МБС представляет совокупность следующих блоков:
В свою очередь, блок кинетики макрореакций включает следующие субблоки: рост биомассы, автолиз биомассы, биосинтез продуктов метаболизма, инактивация продуктов метаболизма, потребление субстратов. Как видно, эти субблоки совпадают с основными макрореакциями, характеризующих систему МБС.
Совокупность блоков представляет собой систему, а каждый блок может рассматриваться как подсистема. Блоки связаны друг с другом входными и выходными переменными. В зависимости от типа и режима процесса МБС, некоторые блоки можно не рассматривать. Например, при термостатировании отпадает необходимость в блоках 4 и 5, так как температура является входным параметром для блока 1, а не определяется из балансовых уравнений. Для анаэробных процессов в большинстве случаев отпадает потребность в блоке 3, так как в модели не используются влияющие факторы, величина которых связана с массообменом. Для математического описания процессов сосредоточенных в каждом рассматриваемом блоке обычно используются дифференциальные уравнения. Дифференциальное уравнение описывает, как изменяется функция. Это в свою очередь позволяет моделировать движения и процессы, непрерывно меняющиеся во времени, каковыми и являются процессы МБС.
Входящие в систему уравнений (1) такие кинетические характеристики, как pi, //, qp, Qp и др. зависят от различных влияющих на процесс МБС внешних факторов. Для моделирования разнообразных ферментационных процессов можно, сохраняя постоянной структуру модели (1), использовать многочисленные зависимости перечисленных выше кинетических характеристик от внешних факторов. В следующих разделах обзора приводится анализ апробированных элементарных кинетических моделей МБС, опубликованных в литературе, различными исследователями и учеными.
Изучение динамики роста и биосинтеза
Анализируя таблицы 3 и 4, видно, что модели предполагающие ингибирование роста субстратом как дрожжевым экстрактом, так и лактозой вырождаются в модель типа Моно. Параметр KiS в этих моделях при поиске приходит в ноль. Модель, учитывающая ингибирование лактатом, в обоих случаях дала лучший результат чем уравнение Моно, но его все равно не достаточно, чтобы признать модель адекватной. Сравнивая однофакторные и двухфакторные зависимости, можно увидеть, все многосубстратные модели лучше описывают биосинтез чем односубстратные модели. Таким образом, в некоторой степени подтвердилось предположение, что описание роста биомассы требует учета как ростового субстрата, так и энергетического.
Однако, субстраты потребляются не только на синтез биомассы, но и на другие процессы, в том числе, на синтез продуктов метаболизма. Предположим, что источник углеводов (С) лимитирует процессы синтеза молочной кислоты, низина (Р) и потребление самого углеводного субстрата (С). Ведь вполне логично допустить, что при исчерпывании углеводного субстрата вышеперечисленные процессы должны остановится. Запишем ММ МБС низина (150) с учетом сделанного предположения:
Сравнивая таблицы 3, 4 и таблицу 5, видно, что уровень значимости возрос для всех вариантов уравнений, описывающих удельную скорость роста, в случае добавления лимитирующего сомножителя в общую модель (158), тем самым подтвердив гипотезу о том, что метаболизм лимитируется источником углеводов. Кроме того, предположения, что /л описывается мультипликативными уравнениями Моно-Иерусалимского(З ) 118 Моно(С) (XII), Андрюса(5)-Моно(С) (XIII) или Mono(S)-Андрюса(С) (XIV), не нашли отражения в ходе поиска констант и выродились в уравнение Моно()-Моно(С) (XII): KiA и KiS в этих уравнениях свелись к нулю (см. табл. 5). Самой лучшей моделью (имеющей минимальное значение критерия Фишера F/ =48.7) является модель, в которой удельная скорость роста биомассы выражена уравнением Моно()-Моно(С) (XI). Но эта модель все равно пока не может быть признана достаточно адекватной. Расчетный критерий Фишера больше табличного почти в 2 раза и соответствует уровню значимости 78%.
В начале математического исследования была принята гипотеза, что концентрация ростового фактора (S0F) пропорциональна концентрации дрожжевого экстракта (Кдэ) в соотношении 1:1. Возможно, эта гипотеза не верна и зависимость концентрации ростового фактора от концентрации ДЭ носит более сложный характер. Для нахождения зависимости 80Р(КдЭ), обеспечивающей адекватность модели экспериментальным данным, был произведен поиск параметра SQP для каждого эксперимента в отдельности. В качестве условия нахождения SOP задавалась минимизация суммы квадратов отклонений расчетных значений концентрации АСБ (G) от экспериментальных. Для поиска использовалась модель XI, включая ее численные параметры. Во время подбора S0p все остальные параметры модели фиксировались и оставались неизменными. В табл. 6 приведены найденные значения Sop для каждого эксперимента в отдельности и значение критерия Фишера для отклонения расчетных значений концентрации АСБ при найденном значении S0p ОТ экспериментальных вместе с табличным критерием.
Для объяснения полученной табличной зависимости Sop от Кдэ предположим, что в ДЭ помимо источника аминного азота присутствуют некоторый гипотетический дезактиватор, который в ходе стерилизации может взаимодействовать с ростовым фактором и переводить его в неактивное состояние. Примем содержание ростового фактора и гипотетического дезактивора до стерилизации прямо пропорциональным концентрации ДЭ:
Определение констант ft и d осуществлялось в программе MS Excel 2000, инструментом «Поиск решения», путем минимизации суммы квадратов отклонений расчетных значений Зор(Кдэ) по формуле (170) от значений Sop найденных для модели накопления АСБ (G) (табл. 6). В табл. 7 приведены результаты поиска find: S0p, $ОР{КДЭ) И сумма квадратов отклонений (Qs).
Поиск адекватной зависимости удельной скорости роста от концентрации питательных факторов для модели (172) проводился таким же образом как и для модели (158). Были протестированы следующие уравнения /u(S) и /J(S,C): Моно (XV), Моно-Иерусалимского (XVI), Андрюса (XVII), Моно()-Моно(С) (XVIII), Моно-Иерусалимского(5 )-Моно(С) (XIX), Андрюса(Я)-Моно(С) (XX), Моно(5 )-Андрюса(С) (XXI). Отличие состояло только в том, что в модели (172) начальную концентрацию лимитирующего субстрата (Sep) определяют два новых параметра: find, поиск которых осуществлялся наравне с остальными параметрами. В табл. 8 приведены константы, найденные при поиске для ММ МБС низина (172) с использованием
При анализе табл. 5 и 8, видно, что критерий Фишера значительно уменьшился, а значит адекватность моделей возросла для всех вариантов уравнений, описывающих удельную скорость роста, при добавлении зависимости (170) в ММ МБС низина (158). Этот факт может служить подтверждением гипотезы, что зависимость концентрации ростового фактора от концентрации ДЭ носит более сложный характер нежели линейный, обусловленный химическим взаимодействием между ростовым фактором (источником аминного азота) и другими веществами в питательной среде, которые переводят его в неактивное состояние особенно во время стерилизации питательной среды.
Для ММ МБС низина (172), наконец, была найдена зависимость /u(S,C), при которой уровень значимости всей модели составил 95% (FP FT) - это модель XX, в которую заложено предположение об ингибировании величины [л ростовым фактором или неким другим продуктом, содержащимся в ДЭ, количество которого изменяется пропорционально ростовому фактору. Итак, модель (172), включающая уравнение двойного лимитирования по S и С с ингибированием ростовым фактором (Андрюса(5)-Моно(С)) (156) для удельной скорости роста, является адекватной поставленному эксперименту.
Из табл. 8 видно, что модели, включающие в себя ингибирование роста биомассы молочной кислотой (XVI, XIX) или лактозой (XXI), не нашли отражения при поиске констант. Все эти модели (XVI, XIX, XXI) выродились в более простые. Модель XVI, содержащая уравнение Моно-Иерусалимского (152), совпала с моделью XV, в которую заложено уравнение Моно (151). Аналогично двухсубстратные модели XIX и XXI совпали с моделью XVII, основанной на уравнении Моно()-Моно(С) (154). Однако, во многих статьях и сообщениях указывается на то, что биосинтез низина ингибируется молочной кислотой или лактатом (раздел 1.1.7.). Предположим, что ингибирование лактатом биосинтеза низина происходит не путем подавления роста биомассы, а через подавление самого синтеза низина культурой-продуцентом. Для проверки этой гипотезы, было опробовано уравнение синтеза продукта метаболизма с добавлением учета ингибирования:
Обработка экспериментальных данных
Тубулярный процесс представляет собой культуру, в которую с постоянной скоростью непрерывно подается питательная среда, перемешиваемая на входе с инокулятом, а затем культуральная жидкость без перемешивания с постоянной скоростью течет через ферментер. Применение тубулярного процесса позволяет более полно исчерпать субстрат. Технологическим недостатком тубулярного процесса является невозможность организовать аэрацию во всех зонах по длине аппарата и большая склонность к инфицированию. С точки зрения управления внешними условиями никаких новых возможностей этот метод не приносит.
Хемостат представляет собой культуру, в которую с постоянной скоростью непрерывно подается свежая среда, а объем культуральной жидкости поддерживается постоянным путем непрерывного отлива части культуры. В идеале поступающая среда в хемостат полностью перемешивается с культуральной жидкостью. Хемостатный процесс, в отличии от тубулярного, дает возможность изменять скорость роста биомассы от нуля до максимально возможной для данной культуры, не производя в окружающей среде никаких изменений, кроме изменений концентрации лимитирующего рост субстрата. Еще одним достоинством хемостата, является довольно быстрая установка стационарного состояния в системе, что упрощает изучение реакций микроорганизмов на изменение внешних условий. Технологическим недостатком является необходимость поддерживать постоянный объем культуры. Но главным преимуществом хемостата, с производственной точки зрения, является увеличение продуктивности по сравнению с периодической культурой [97], поэтому следующим этапом оптимизации биосинтеза было определение оптимального режима хемостатной культуры.
Оптимизация хемостатного процесса непрерывного культивирования. Запишем модель биосинтеза низина (174) с учетом материального баланса непрерывной культуры:
В хемостате объем культуральной жидкости постоянен (F0=Fi), поэтому происходит вырождение дифференциального уравнения изменения объема: dV/dt=0. При установлении стационарного режима в хемостате все производные в системе уравнений (182) равняются нулю, и система дифференциальных уравнений вырождается в систему алгебраических уравнений, которая определяет, стационарный процесс, как функцию скорости разбавления D. Запишем ММ МБС низина в установившемся хемостатном режиме:
Из системы (183) видно, что хемостатный процесс определяется следующими входными параметрами: концентрации ростовых факторов в подпитке (Sr, Сг) и скоростью разбавления D. При этом скорость разбавления играет роль независимой переменной, относительно которой определяются стационарные концентрации компонентов БТС, для периодического и полупериодического процесса независимой переменной являлось время процесса - /.
Запишем модель хемостата (185), добавив в нее критерий и условия оптимизации непрерывного процесса. Аналогично процессу с подпиткой, условие на максимальное количество СВ в культуральной жидкости нужно распространить на все время культивирования.
Продуктивность непрерывного процесса примерно в 4 раза больше продуктивности полупериодического процесса, но активность низина на выходе в 1.8 раза меньше и составляет 2817 МЕ/мл. Выигрыш в продуктивности при непрерывном процессе может быть аннулирован стадией выделения. Специфика выделения такова, что потери продукта носят постоянный характер и зависят от объема культуральной жидкости подаваемой на ультрафильтрацию, при этом чем меньше концентрация низина в среде тем относительные потери больше. Поэтому, для обоснования применения непрерывного процесса необходимо изучение стадии выделения и определение продуктивности по низину в совокупности по обеим стадиям.
Полученные в работе результаты использовались в опытно промышленной технологии. Разработка была внедрена производственно-конструкторской фирмой «Бигор». На базе научно-экспериментального комплекса ФГУП «ГосНИИсинтезбелок» было организовано опытное производство, где осуществлялась наработка жидкого препарата низина в полупериодическом и непрерывном режиме. Найденные оптимальные параметры управления биосинтезом низина в полупериодическом и непрерывном процессе на лабораторном ферментере (V=3 л), прошли апробирование и были подтверждены на опытно-промышленной установке института (V=30 л) с использованием промышленных сред. Сравнительный анализ периодического, полупериодического и непрерывного процессов использовался для выбора оптимального режима ферментации.
Для НПО «Биокон» осуществлялась наработка опытных партий жидкого препарата низина, который представлял собой культуральную жидкости. По требованию заказчика содержание низина в препарате составляло не менее 5000 МЕ/мл. Данный продукт использовался для изучения процессов концентрирования и выделения сухого препарата «Низин».
Для фирмы «КОНСЭКО» производилась наработка опытных партий жидкого препарата низина - «Низолакт», который представлял собой фугат культуральной жидкости. По требованию заказчика содержание низина в препарате составляло 5000 МЕ/мл, полученный продукт стерильно разливался в 10 литровые стеклянные банки и отправлялся потребителю. «Низолакт» является концентратом для приготовления заливки,
В настоящее время планируется запуск первого в России производства сухого препарата «Низин» мощностью 1000 кг/год на базе ЗАО НПФ «ПитБИО» («Ефремовский биохимический завод») с использованием 1 м ферментеров (Количество технологических линий - одна. Метод производства - глубинное культивирование). Полученные результаты использовались для оптимального проектирования цеха по производству низина, в частности для разработки технологического регламента и бизнес-плана. Запускаемое производство в дальнейшем будет оснащено АСУ ТП, реализованной на современных средствах автоматизации (датчики, микроконтроллеры, микропроцессоры, терминалы управления и т.д.), для структурно-алгоритмической части, которой может быть использована полученная математическая модель.
